一起35kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷故障分析

董升 范旭明 張一航 王彥浩

摘 要： 針對220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷情況展開故障分析，提出變電站母線電壓互感器高壓熔絲熔斷的4個因素分別是一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過電壓、高壓熔絲自身原因。結(jié)合變電站實際運行情況總結(jié)故障原因是熔絲受環(huán)境影響導致性能下降出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，并提出應(yīng)對措施，幫助運行人員及時、準確分析判斷故障原因，減少事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 電壓互感器 高壓熔絲 熔斷 故障分析

中圖分類號： TM63文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2023）12-0038-03

220 kV變電站35 kV母線上裝設(shè)有電磁式電壓互感器（Voltage Transformer，簡稱TV或壓變），為保護、測量、計量提供電壓值，是一次設(shè)備與二次設(shè)備聯(lián)系的紐帶，是十分重要的輸變電設(shè)備。在接地故障中，電壓互感器一次側(cè)產(chǎn)生的低頻暫態(tài)電壓能夠引起二次電壓波形畸變、測量誤差加大，嚴重危害電網(wǎng)設(shè)備安全[1-2]。孫大根[3]介紹了電壓互感器熔絲熔斷的多種原因，從設(shè)備質(zhì)量、檢修工藝、運行管理等多方面去解決，同時出現(xiàn)一次保險熔斷情況時，要盡可能利用已有監(jiān)視設(shè)備盡早發(fā)現(xiàn)隱患，及時處理，避免故障擴大。王天陽等人[4]闡述了一起10 kV電壓互感器故障事件，探討產(chǎn)生原因，提出改進措施。王倉繼等人[5]介紹了結(jié)合負荷性質(zhì)、電壓等級、消諧裝置配備等情況，對互感器熔絲熔斷故障典型機理進行研究和分析。

35 kV系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，當系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩或故障時，電壓互感器高壓熔絲熔斷的事故時常發(fā)生，但引發(fā)事故背后的原因不盡相同。引發(fā)電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過電壓和高壓熔絲自身原因[4-6]。本文通過對220 kV華金變35 kV母線電壓互感器高壓熔絲熔斷事故的分析，總結(jié)事故原因并針對該類故障提出處理方法，從而為類似事故的分析處理提供參考，幫助運行人員及時、準確分析判斷故障原因，減少事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運行質(zhì)量。

1 故障情況

220 kV華金變35 kV系統(tǒng)采用單母分段接線，自2020年5月26日整體改造投產(chǎn)至今，35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲熔斷過6次。具體情況為35 kVI段母線電壓互感器C相熔斷2次，A相熔斷1次；35 kVII段母線電壓互感器C相熔斷2次，B相熔斷1次。

2 熔絲熔斷原因分析

2.1 一次側(cè)引線故障

一次側(cè)引線故障是電壓互感器高壓熔絲熔斷的主要原因之一，故障主要由線路接地所引起。35 kV系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，接地相電位即變?yōu)榈仉娢唬墙拥叵鄬Φ仉娢簧咧辆€電壓，接地相的電容電流將達到正常電容電流的3倍，這些都可能導致電壓互感器熔絲熔斷。

故障電壓曲線圖見圖1～圖3。在電壓互感器熔絲熔斷時3U0最大為8.08 kV遠小于相電壓；而在發(fā)生單相接地時，3U0將升高至相電壓。因此35 kV系統(tǒng)并未發(fā)生單相接地故障。

2.2 二次回路故障

華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器低壓空開為TIANSHUI 213 GSB2-63M B4空開，電壓互感器高壓熔絲電流為0.5 A。電壓互感器一二次容量配合滿足要求。因此熔絲熔斷并非由二次回路故障引起。

2.3 鐵磁諧振過電壓

中性點不接地系統(tǒng)中，正常情況下中性點位移電壓基本為零，且電壓互感器的勵磁電感大于系統(tǒng)對地電容，但在以下情況下，會使電壓互感器工作在不良狀態(tài)，導致電壓互感器三相鐵芯出現(xiàn)不同程度的飽和，電壓互感器電感變小，若該電感與對地電容相匹配，就會激發(fā)鐵磁諧振。鐵磁諧振分為基頻諧振、高頻諧振和分頻諧振。

因為故障記錄只保存了滿足其啟動條件的錄波文件，為進一步分析35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓波動情況，調(diào)取35 kV母設(shè)測控數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)熔斷前三相電壓幅值均未發(fā)生大幅度變化，最大在28 kV左右，出現(xiàn)在非熔斷相，且該母線電壓互感器為三相四TV接線方式，可以將每相電壓限制在相電壓范圍內(nèi)，可以有效避免鐵磁諧振。因此35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲的熔斷并非鐵磁諧振引起。

2.4 高壓熔絲自身原因

高壓熔絲自身存在的原因，如設(shè)計缺陷、材料老化、銹蝕等，也可能導致熔絲熔斷。華金變35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲裝在35 kV母線Ⅰ、Ⅱ段母線電壓互感器熔絲避雷器手車的下觸頭臂內(nèi)，換高壓熔絲時需將下觸頭臂的觸頭擰開，取出熔絲后更換。

再次分析圖1～圖3，35 kVⅠ段母線電壓互感器高壓熔絲在發(fā)生熔斷之前一段時間，熔斷相電壓幅值就較非熔斷相電壓幅值低；而在更換熔斷相熔絲后，三相電壓幅值基本相等，說明熔斷相熔絲是慢慢開始熔斷的，這與35 kVⅡ段母線電壓互感器熔絲熔斷存在明顯區(qū)別。從當?shù)睾笈_調(diào)取35 kV母線設(shè)備動作情況，發(fā)現(xiàn)高壓熔絲熔斷時母線上設(shè)備并未發(fā)生任何動作。

3 結(jié)論

電壓互感器高壓熔絲熔斷的原因可分為一次側(cè)引線故障、二次回路故障、鐵磁諧振過電壓和高壓熔絲自身原因。華金變35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器高壓熔絲發(fā)生多次熔斷的原因為：（1）電壓互感器熔絲在局部高溫、潮濕環(huán)境下性能變差，導致熔絲經(jīng)常熔斷，尤其是C相電壓互感器；（2）35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器在經(jīng)歷夏季梅雨等高溫潮濕環(huán)境后，其性能逐步變差，導致高壓熔絲經(jīng)常熔斷。

為了減少熔斷事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)運行質(zhì)量，提出以下應(yīng)對措施：（1）在35 kV開關(guān)室裝設(shè)除濕機、空調(diào)等環(huán)境溫濕度控制設(shè)備，觀察使用后效果；（2）加強設(shè)備巡視，做好35 kV母線電壓監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)異常情況；（3）結(jié)合年檢工作，測試35 kVⅠ、Ⅱ段母線電壓互感器特性是否滿足要求。

參考文獻

[1]楊鳴，熊釗，司馬文霞，等.電磁式電壓互感器“低頻過電壓激勵-響應(yīng)”逆問題求解[J].電工技術(shù)學報， 2021，36（17）：3605-3613.

[2]魏軍華.電壓互感器試驗設(shè)備技術(shù)改進與分析[J].農(nóng)村電氣化，2023（1）：13-15.

[3]孫大根.機組出口電壓互感器一次保險熔斷行為研究[J].電工技術(shù)，2021（23）：113-114.

[4]王天陽，趙向明.變電站10 kV電壓互感器故障原因及處理的分析[J].集成電路應(yīng)用，2022，39（9）：248-249.

[5]王倉繼，王建榮，羅雪紅.中壓電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷故障分析及解決措施[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 2020，10（9）：101-105.

[6]崔志堅，趙躍，張亮，等.發(fā)電機機端PT高壓側(cè)熔斷器“慢熔”現(xiàn)象的判斷與對策[J].電氣技術(shù)，2021，22（2）：63-67.